Ausgangspunkt der Optimierung ist die Geometrie des Referenzradsatzes des ET 422, aus welchem ein parametrisches FE-Modell abgeleitet wird. Der Zugang zur Strukturdynamik des Radsatzes erfolgt über eine Modalanalyse. Die Moden können weitgehend anhand der Theorie der Scheibenschwingungen klassifiziert werden, wobei die Frequenzen bestimmter Eigenformen als Maß für die akustische Qualität des Radsatzes dienen können. Bei diesem einfachen Optimierungsansatz ist das Ziel, die Modendichte des Radsatzes im Erregerfrequenzbereich zu reduzieren, so dass insgesamt weniger Anregung erfolgen kann. Mit diesem Ansatz kann ein Radsatz schnell bewertet werden. Jedoch ist dabei die zu erwartende Schallabstrahlung nicht quantifizierbar. Daher wird im zweiten Ansatz zunächst die Schwingung des Radsatzes aufgrund einer vorgegebenen Anregung berechnet. Danach kann mittels der Randelementmethode (BEM) die Schallabstrahlung des Rades berechnet werden. Die abgestrahlte Schalleistung des Radsatzes dient als objektives Bewertungskriterium. Zur numerischen Modalanalyse kommen neben dreidimensionalen FE-Modellen auch zweidimensionale Modelle zum Einsatz, die mit harmonischen Elementen die Umfangskomponente als Fourier-Reihe abbilden. Dies vereinfacht die Modellierung und ermöglicht eine einfache Modendetektion anhand der Harmonischen, die in den Modalformen auftreten. Mittels einer harmonischen Analyse wird am FE-Modell die Schwingung der gesamten Radsatzoberfläche bestimmt. Diese dient als Eingabe für ein BEM-Simulationsprogramm, in dem für jedes Frequenzband die Schallleistung und der Schalldruck in Referenzpunkten berechnet werden kann. Die Methodik bietet den Vorteil, akkurate Abstrahlungsergebnisse in einem Berechnungsschritt zu berechnen, der sich nahtlos an die vorgestellten FE-Berechnungen anbinden lässt. Die erarbeitete Methodik zur akustischen Simulation von Radsätzen wurde an ersten Varianten eingesetzt. Des weiteren wurde ein modifizierter Radsatz entworfen, der eine berechnete Schallleistungspegelreduktion von ca. 5 dB aufweist. Dabei wurden auch Material und Form der Bremsscheibe modifiziert. Zusätzlich wurde ein Dämpfer für den Radsatz konzipiert.


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    Titel :

    Simulationsgestützte schalltechnische Strukturoptimierung von Eisenbahnradsätzen unter Berücksichtigung des Systemverhaltens im Rad- Schiene- Kontakt


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2009


    Format / Umfang :

    3 Seiten, 3 Bilder


    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch





    Schalltechnische Strukturoptimierung von Eisenbahnradsätzen

    Klotz, Christian | SLUB | 2013

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    Klotz, Christian | TIBKAT | 2013

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